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适用于水工混凝土结构的高性能修补材料的研究 张静宜 吕子义黄淑贞 (上海交通大学建工学院，上海200030) 摘要在水工混凝土结构修补材料中，设法使修补材料与残剩的被腐蚀或被破坏的主体材 料保持紧密结合、充分填充的状态是十分重要的。但常规的修补类材料很难做到这 一点。一般修补材料在腐蚀性水工环境中的工作寿命仅为5。7年。因此，设法延长 修补材料的服务期(即耐久性)，并使修补材料具有自流平、自扩展、自密实的特性， 以使新老混凝土材料紧密连接、有效保护混凝土中钢筋，已成为一项迫切的研究任 务。本文主要从适用于水工混凝土结构的高性能修补材料的工作性和抗渗性两方 面对这种材料特性进行论述。 关键词高性能修补材料耐久性自流平自密实抗渗性 1前言 大体积水工混凝土的破损一般发生在其过水部分，如溢流坝、泄洪道等。过水部分混凝土 由于长期受水流、泥沙冲刷及气蚀作用，极易受到破坏n]。修补是延长老化水工混凝土结构耐 久性的重要手段。结构修补材料重点是着眼于其耐久性，因此要求修补材料必须具有粘接牢 固、密实抗裂、耐冲刷等性能。此外修补材料还应具备很高的流动性而不离析、不泌水、抗渗性 强，能不经振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋，且流动性随时间变化小【2]。 混凝土是由水泥石将粗细骨料粘接起来而成的。从宏观上看，混凝土包括水泥石、粗细集 料、微集料、孑L隙和水。而从微观上看，水泥石中包含水化产物、未水化水泥颗粒及毛细孔等。 水化产物又包含晶体、凝胶和凝胶孔【3]。因此，混凝土是一种具有不同孔隙的多孔体。在这个 多孔体中，毛细孔和凝胶体数量是决定混凝土强度和耐久性的重要因素。毛细孔越少，混凝土 越密实，耐久性越好，反之越差；而凝胶体数量越多，混凝土的强度越高，反之越低。在一般条 件下，混凝土的耐久性主要取决于其抗渗性。混凝土的抗渗性是指在压力水的作用下，抵抗渗 透的能力。如抗渗性不好，溶液性的物质能侵入混凝土，使其耐久性降低。由此可见，混凝土 的耐久性与其抗渗性密切相关，抗渗性是混凝士耐久性的第一道防线。抗渗性主要取决于水 灰比，水灰比小于0．38后，混凝土内部只有凝胶孔，其渗透接近于2．47×10叫2em／s【4]。另一方 面，抗渗性混凝土具有抵抗空气渗透，避免混凝土中Ca(oH)：与空气中c02作用，产生中性 化。本文主要从适用于水工混凝土结构的高性能修补材料的工作性和抗渗性两个方面进行特 性试验。 487 第4部分结构修复补强 2试验 2．1试验准备 本试验以丙烯酸类化合物(简称S—T)为主剂，萘系减水剂(简称【广B)为辅剂组成混凝土复 合外加剂(简称孓T外加剂)。主剂的主要作用是防水抗渗，辅剂的主要作用是减水增强。试 验得出标准掺量：主剂为水泥质量的2％，辅剂为水泥质量的1．2％。分别以粉煤灰、磨细矿渣 粉为掺合料，制作混凝土拌和物，并与空白混凝土做了各项对比性试验研究。 采用的其他试验材料： 水泥：52．5级硅酸盐水泥，上海嘉新水泥公司制造。 细骨料：中砂，细度2．65。 粗骨料；碎石，粒径5—25mm。 拌和用水：饮用水。 活性掺合料：上海宝山钢铁公司磨细矿渣粉；上海阂行发电厂电收尘低钙粉煤灰。 2．2试验方案 以粉煤灰、磨细矿渣粉为掺合料，以孓T为外加剂，制作混凝土试样，并与空白混凝土作对 比性试验(表1)。 裹1混凝土试验设计方案 15升 怩凝土各组分配合用量(kg) 序号 C S G W S_T I广B 粉煤灰 矿渣粉 l 5．06 2．48 18．5l 2．48 2 5．06 2．48 18．51 2．23 0．10 0．06 3 5．06 2．48 18．5l 2．48 O．10 0．06 4 3．80 2．48 18．5l 2．48 1．27 5 3．∞ 2．48 18．5l 2．48 O．10 0．06 1．27 6 3．80 2．48 18．51 2．48 1．27 7 3．80 2．48 18．51 2．48 O．10 O．06 1．27 3结果及分析 3．1坍扩度分析 为使混凝土修补材料达到自流平、自密实的效果，通常采用水泥+活性矿物掺合料-I-外加 剂(主要是高效减水剂)的技术途径制备高工作性修补材料。其中，活性矿物掺合料和外加剂 是极重要组分，能显著改变混凝土的工作性。 由图1可见，第3、5、7组混凝土坍落度较大。第2组和第3组都加入相同量s．T和LB外 加剂。由于第2组混凝土同时减少了10％的用水量，所以该组的坍落度和空白混凝土相比基 488 张静宜等·适用于水工混凝土结构的高性能修补材料的研究 本上没有发生变化，这也说明了加入相应量的S-T和LB外加剂， 25 在坍落度相同的情况下，能减少10％的用水量。第3组掺外加剂百20 的混凝土，没有减少水的用量，其坍落度和第1、2组混凝土相比，曩；； 有明显增大。从第4